河南省商丘地区土壤地球化学特征

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2019.02.06

摘要/Abstract

摘要：

基于河南商丘地区多目标地球化学调查数据资料,在正态和对数正态检验的基础上,统计获得了土壤54种元素(指标)的地球化学基准值和背景值,查明了土壤元素指标组合、分布特征、富集贫化规律。结果表明,调查区土壤元素含量普遍低于全国土壤基准值,其中Se元素含量仅为全国的0.28倍,而CaO含量最高,为全国的1.96倍;对比发现研究区多数元素(指标)的背景值与基准值相当,说明表生成土作用过程中这些元素的迁移重分配作用较弱,人为活动对其污染影响较小; 而Corg、N、Se、Hg、P、TC等元素(指标)在表层富集,反映出较为显著的表生富集和人为污染叠加的特点。因子分析表明,风化作用、淋溶作用及农业施肥、生物地球化学循环过程是影响研究区表层土壤地球化学特征的主要因素。

关键词: 土壤地球化学, 背景值, 基准值, 商丘地区, 河南省

Abstract:

Based on the Multi-Purpose Regional Geochemical data of Shangqiu area in Henan Province and on the basis of normal and logarithmic normal tests, we calculated geochemical baseline and background values of 54 elements(indicators) in soil, analyzed enrichment or dilution of main elements in soil, and discussed geochemical characteristics of elements in surface soil. Results show that compared with national values, the geochemical baseline values are generally low. The content of Se is the lowest with only 0.28 times of the national value, while CaO is the highest, which is 1.96 times that of the country. The differences between baseline and background values of most elements(indicators) are not obvious, due to slight hyper-genesis effect and human activities; however, elements including Corg, N, Se, Hg, P, TC are enriched in surface soil because of obvious anthropogenic input. The factor analysis shows that the weathering, leaching and plant rhizosphere enrichment are the main factors affecting the geochemical characteristics of surface soil in the study area.

Key words: soil geochemistry, background, baseline, Shangqiu area, Henan Province

中图分类号:

P595
X142

张妍, 李玉嵩, 盛奇, 潘涵香, 谢玉洁. 河南省商丘地区土壤地球化学特征[J]. 现代地质, 2019, 33(02): 305-314.

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图/表 6

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元素(指标)	分析方法	实际检出限	合格率/%	元素(指标)
Ag	ES	0.02	100	Pb	ICP-MS	2	99.4
As	HG-AFS	0.6	100	Rb	XRF	2	100
Au	GF-AAS	0.000 3	96.1	S	VOL	20	99.4
B	ES	1	100	Sb	HG-AFS	0.04	99.4
Ba	XRF	10	100	Sc	ICP-OES	0.5	100
Be	ICP-OES	0.3	100	Se	HG-AFS	0.01	96.1
Bi	HG-AFS	0.04	100	Sn	ES	1	97.8
Br	XRF	1	96.1	Sr	XRF	2	100
Cd	ICP-MS	0.03	97.2	Th	ICP-MS	2	98.3
Ce	ICP-OES	0.9	100	Ti	XRF	10	100
Cl	XRF	20	99.4	Tl	ICP-MS	0.05	98.9
Co	ICP-MS	1	100	U	ICP-MS	0.1	99.4
Cr	XRF	4	100	V	XRF	4	100
Cu	ICP-MS	1	97.8	W	POL	0.4	100
F	ISE	96	98.9	Y	XRF	1	100
Ga	XRF	2	100	Zn	ICP-MS	3	99.4
Ge	HG-AFS	0.1	99.4	Zr	XRF	2	100
Hg	HG-AFS	0.000 5	94.9	Al₂O₃	XRF	0.05^*	100
I	COL	0.5	96.1	CaO	XRF	0.05^*	100
La	ICP-OES	3	100	Corg	VOL	0.1^*	95.5
Li	ICP-OES	0.5	100	K₂O	XRF	0.05^*	100
Mn	XRF	10	100	MgO	ICP-OES	0.05^*	100
Mo	POL	0.24	98.9	Na₂O	ICP-OES	0.05^*	99.4
N	VOL	13	96.1	SiO₂	XRF	0.05^*	100
Nb	XRF	2	100	TC	IR	0.1^*	99.4
Ni	ICP-OES	2	100	TFe₂O₃	XRF	0.05^*	100
P	XRF	10	100	pH	ISE	0.10^**	98.3

元素(指标)	分析方法	实际检出限	合格率/%	元素(指标)
Ag	ES	0.02	100	Pb	ICP-MS	2	99.4
As	HG-AFS	0.6	100	Rb	XRF	2	100
Au	GF-AAS	0.000 3	96.1	S	VOL	20	99.4
B	ES	1	100	Sb	HG-AFS	0.04	99.4
Ba	XRF	10	100	Sc	ICP-OES	0.5	100
Be	ICP-OES	0.3	100	Se	HG-AFS	0.01	96.1
Bi	HG-AFS	0.04	100	Sn	ES	1	97.8
Br	XRF	1	96.1	Sr	XRF	2	100
Cd	ICP-MS	0.03	97.2	Th	ICP-MS	2	98.3
Ce	ICP-OES	0.9	100	Ti	XRF	10	100
Cl	XRF	20	99.4	Tl	ICP-MS	0.05	98.9
Co	ICP-MS	1	100	U	ICP-MS	0.1	99.4
Cr	XRF	4	100	V	XRF	4	100
Cu	ICP-MS	1	97.8	W	POL	0.4	100
F	ISE	96	98.9	Y	XRF	1	100
Ga	XRF	2	100	Zn	ICP-MS	3	99.4
Ge	HG-AFS	0.1	99.4	Zr	XRF	2	100
Hg	HG-AFS	0.000 5	94.9	Al₂O₃	XRF	0.05^*	100
I	COL	0.5	96.1	CaO	XRF	0.05^*	100
La	ICP-OES	3	100	Corg	VOL	0.1^*	95.5
Li	ICP-OES	0.5	100	K₂O	XRF	0.05^*	100
Mn	XRF	10	100	MgO	ICP-OES	0.05^*	100
Mo	POL	0.24	98.9	Na₂O	ICP-OES	0.05^*	99.4
N	VOL	13	96.1	SiO₂	XRF	0.05^*	100
Nb	XRF	2	100	TC	IR	0.1^*	99.4
Ni	ICP-OES	2	100	TFe₂O₃	XRF	0.05^*	100
P	XRF	10	100	pH	ISE	0.10^**	98.3

元素 (指标)	深层土壤(150 cm以下)			表层土壤(0~20 cm)			全国	富集系数
元素 (指标)	调查区基准值	河南省基准值	变异系数	调查区背景值	河南省背景值	变异系数	全国	富集系数
Ag	0.058	0.061	0.13	0.068	0.067	0.12	0.080	1.17
As	9.42	10.3	0.23	10.5	10.0	0.23	10.0	1.11
Au	1.14	1.54	0.34	1.33	1.55	1.68	1.40	1.17
B	50.6	53.0	0.10	50.3	53.6	0.11	40.0	0.99
Ba	474	514	0.06	494	502	0.05	500	1.04
Be	1.85	2.05	0.10	1.95	1.98	0.10	1.80	1.05
Bi	0.23	0.28	0.26	0.30	0.32	0.23	0.30	1.30
Br	1.45	2.04	0.34	2.84	2.73	0.23	3.50	1.96
Cd	0.090	0.098	0.27	0.163	0.147	0.26	0.090	1.81
Ce	68.3	68.6	0.07	67.1	68.8	0.09	72.0	0.98
Cl	102	62.4	0.41	84.9	70.1	0.33	68.0	0.83
Co	10.5	12.1	0.17	11.8	11.6	0.18	13.0	1.13
Cr	56.9	67.9	0.12	59.7	67.6	0.11	65.0	1.05
Cu	19.1	21.1	0.20	22.7	22.0	0.21	24.0	1.19
F	523	514	0.13	589	514	0.14	480	1.13
Ga	13.8	15.2	0.10	13.9	14.7	0.10	17.0	1.01
Ge	1.28	1.34	0.11	1.29	1.33	0.05	1.30	1.01
Hg	16.1	21.9	0.38	34.7	45.0	0.72	40.0	2.16
I	1.30	1.60	0.31	1.91	1.75	0.30	2.20	1.47
La	35.3	36.3	0.07	35.3	36.6	0.07	38.0	1.00
Li	29.8	33.0	0.18	33.2	32.1	0.17	30.0	1.11
Mn	504	599	0.18	569	572	0.17	600	1.13
Mo	0.53	0.52	0.17	0.54	0.57	0.17	0.80	1.01
N	284	340	0.24	910	900	0.20	640	3.20
Nb	13.5	14.9	0.06	13.5	14.9	0.06	16.0	1.00
Ni	26.5	29.2	0.17	28.9	27.6	0.16	26.0	1.09
P	602	496	0.12	999	701	0.12	520	1.66
Pb	18.5	20.8	0.13	22.3	23.6	0.16	23.0	1.21
Rb	87.8	97.4	0.10	92.4	93.1	0.10	100	1.05
S	94.0	110	0.38	180	200	0.27	150	1.91
Sb	0.83	0.89	0.18	0.94	0.90	0.16	0.80	1.13
Sc	10.3	10.9	0.16	11.1	10.5	0.14	11.0	1.08
Se	0.055	0.075	0.30	0.190	0.201	0.22	0.200	3.45
Sn	2.58	2.95	0.14	2.89	3.12	0.18	2.50	1.12
Sr	199	165	0.05	187	164	0.07	170	0.94
Th	11.0	12.1	0.11	11.2	11.8	0.12	12.5	1.02
Ti	3 863	4 017	0.13	3 928	4 047	0.05	4 300	1.02
Tl	0.52	0.54	0.09	0.54	0.53	0.12	0.60	1.04
U	2.30	2.12	0.10	2.27	2.37	0.10	2.60	0.99
V	74.4	80.1	0.13	80.1	77.5	0.13	82.0	1.08
W	1.62	1.76	0.04	1.69	1.76	0.10	1.80	1.04
Y	23.0	25.2	0.06	23.4	25.0	0.07	23.0	1.02
Zn	57.5	58.3	0.15	67.2	61.5	0.16	68.0	1.17
Zr	233	263	0.18	217	276	0.14	250	0.93
Al₂O₃	11.5	12.7	0.09	12.1	12.2	0.08	12.6	1.05
CaO	6.26	4.05	0.14	5.93	3.92	0.16	3.20	0.95
Corg	0.25	0.24	0.30	0.85	0.86	0.21	0.35	3.47
K₂O	2.19	2.30	0.07	2.29	2.25	0.07	2.50	1.05
MgO	2.00	1.77	0.13	2.13	1.73	0.13	1.80	1.07
Na₂O	1.91	1.48	0.14	1.79	1.48	0.14	1.60	0.94
SiO₂	63.9	65.0	0.04	63.2	65.6	0.05	65.0	0.99
TC	1.29	0.95	0.19	1.89	1.54	0.15		1.47
TFe₂O₃	3.75	4.40	0.15	4.09	4.10	0.15	4.60	1.09
pH	8.60	8.20	0.02	8.16	7.72	0.02		0.95

元素 (指标)	深层土壤(150 cm以下)			表层土壤(0~20 cm)			全国	富集系数
元素 (指标)	调查区基准值	河南省基准值	变异系数	调查区背景值	河南省背景值	变异系数	全国	富集系数
Ag	0.058	0.061	0.13	0.068	0.067	0.12	0.080	1.17
As	9.42	10.3	0.23	10.5	10.0	0.23	10.0	1.11
Au	1.14	1.54	0.34	1.33	1.55	1.68	1.40	1.17
B	50.6	53.0	0.10	50.3	53.6	0.11	40.0	0.99
Ba	474	514	0.06	494	502	0.05	500	1.04
Be	1.85	2.05	0.10	1.95	1.98	0.10	1.80	1.05
Bi	0.23	0.28	0.26	0.30	0.32	0.23	0.30	1.30
Br	1.45	2.04	0.34	2.84	2.73	0.23	3.50	1.96
Cd	0.090	0.098	0.27	0.163	0.147	0.26	0.090	1.81
Ce	68.3	68.6	0.07	67.1	68.8	0.09	72.0	0.98
Cl	102	62.4	0.41	84.9	70.1	0.33	68.0	0.83
Co	10.5	12.1	0.17	11.8	11.6	0.18	13.0	1.13
Cr	56.9	67.9	0.12	59.7	67.6	0.11	65.0	1.05
Cu	19.1	21.1	0.20	22.7	22.0	0.21	24.0	1.19
F	523	514	0.13	589	514	0.14	480	1.13
Ga	13.8	15.2	0.10	13.9	14.7	0.10	17.0	1.01
Ge	1.28	1.34	0.11	1.29	1.33	0.05	1.30	1.01
Hg	16.1	21.9	0.38	34.7	45.0	0.72	40.0	2.16
I	1.30	1.60	0.31	1.91	1.75	0.30	2.20	1.47
La	35.3	36.3	0.07	35.3	36.6	0.07	38.0	1.00
Li	29.8	33.0	0.18	33.2	32.1	0.17	30.0	1.11
Mn	504	599	0.18	569	572	0.17	600	1.13
Mo	0.53	0.52	0.17	0.54	0.57	0.17	0.80	1.01
N	284	340	0.24	910	900	0.20	640	3.20
Nb	13.5	14.9	0.06	13.5	14.9	0.06	16.0	1.00
Ni	26.5	29.2	0.17	28.9	27.6	0.16	26.0	1.09
P	602	496	0.12	999	701	0.12	520	1.66
Pb	18.5	20.8	0.13	22.3	23.6	0.16	23.0	1.21
Rb	87.8	97.4	0.10	92.4	93.1	0.10	100	1.05
S	94.0	110	0.38	180	200	0.27	150	1.91
Sb	0.83	0.89	0.18	0.94	0.90	0.16	0.80	1.13
Sc	10.3	10.9	0.16	11.1	10.5	0.14	11.0	1.08
Se	0.055	0.075	0.30	0.190	0.201	0.22	0.200	3.45
Sn	2.58	2.95	0.14	2.89	3.12	0.18	2.50	1.12
Sr	199	165	0.05	187	164	0.07	170	0.94
Th	11.0	12.1	0.11	11.2	11.8	0.12	12.5	1.02
Ti	3 863	4 017	0.13	3 928	4 047	0.05	4 300	1.02
Tl	0.52	0.54	0.09	0.54	0.53	0.12	0.60	1.04
U	2.30	2.12	0.10	2.27	2.37	0.10	2.60	0.99
V	74.4	80.1	0.13	80.1	77.5	0.13	82.0	1.08
W	1.62	1.76	0.04	1.69	1.76	0.10	1.80	1.04
Y	23.0	25.2	0.06	23.4	25.0	0.07	23.0	1.02
Zn	57.5	58.3	0.15	67.2	61.5	0.16	68.0	1.17
Zr	233	263	0.18	217	276	0.14	250	0.93
Al₂O₃	11.5	12.7	0.09	12.1	12.2	0.08	12.6	1.05
CaO	6.26	4.05	0.14	5.93	3.92	0.16	3.20	0.95
Corg	0.25	0.24	0.30	0.85	0.86	0.21	0.35	3.47
K₂O	2.19	2.30	0.07	2.29	2.25	0.07	2.50	1.05
MgO	2.00	1.77	0.13	2.13	1.73	0.13	1.80	1.07
Na₂O	1.91	1.48	0.14	1.79	1.48	0.14	1.60	0.94
SiO₂	63.9	65.0	0.04	63.2	65.6	0.05	65.0	0.99
TC	1.29	0.95	0.19	1.89	1.54	0.15		1.47
TFe₂O₃	3.75	4.40	0.15	4.09	4.10	0.15	4.60	1.09
pH	8.60	8.20	0.02	8.16	7.72	0.02		0.95

元素指标	因子
元素指标	1	2	3	4	5	6	7
Ag	0.570	-0.231	0.165	0.046	0.241	0.036	0.048
As	0.745	0.235	-0.044	-0.164	0.069	-0.006	0.069
Au	0.145	0.072	0.356	-0.099	0.627	-0.369	-0.218
B	0.085	-0.223	0.116	0.550	-0.037	-0.097	-0.062
Ba	0.462	-0.271	-0.202	-0.640	0.150	0.115	0.015
Be	0.908	-0.145	-0.097	0.005	-0.006	-0.043	0.005
Bi	0.815	0.034	0.121	-0.124	0.137	-0.061	0.026
Br	0.122	0.381	0.252	0.400	0.124	0.521	-0.099
Cd	0.511	0.100	0.221	-0.208	-0.083	-0.106	0.127
Ce	0.685	-0.269	-0.017	0.189	0.039	-0.057	0.021
Cl	0.152	-0.076	0.360	-0.159	-0.183	0.071	-0.591
Co	0.869	0.132	-0.084	0.019	-0.010	0.010	0.028
Cr	0.695	-0.270	-0.021	-0.112	0.057	0.160	-0.018
Cu	0.740	0.038	-0.019	-0.062	0.115	0.092	0.094
F	0.815	0.150	0.012	0.097	-0.100	0.032	-0.009
Ga	0.944	0.042	-0.159	-0.021	0.011	0.011	-0.004
Ge	0.192	-0.390	0.168	0.104	0.148	0.283	0.208
Hg	0.050	0.135	0.357	0.062	0.303	-0.041	0.472
I	-0.095	0.294	0.343	-0.123	0.122	0.702	0.134
La	0.676	-0.271	-0.045	0.204	0.015	-0.057	0.025
Li	0.912	-0.040	-0.096	0.015	-0.032	-0.014	-0.017
Mn	0.946	0.159	-0.112	-0.101	-0.061	0.035	0.016
Mo	0.480	0.566	0.083	0.054	0.118	0.066	-0.051
N	0.683	-0.198	0.426	-0.147	-0.322	0.026	0.014
Nb	0.683	-0.160	0.029	0.514	0.035	0.017	0.015
Ni	0.969	-0.012	-0.111	-0.007	-0.036	-0.023	0.006
P	-0.059	0.026	0.697	-0.028	-0.449	-0.055	0.149
Pb	0.695	-0.058	0.025	-0.116	0.097	-0.097	0.181
Rb	0.951	-0.168	-0.119	-0.107	-0.010	0.045	0.007
S	0.352	0.264	0.630	-0.154	0.315	-0.129	-0.198
Sb	0.830	0.228	0.006	-0.008	0.057	0.018	0.027
Sc	0.913	-0.016	-0.137	0.046	-0.054	-0.062	0.034
Se	0.471	0.174	0.513	-0.064	0.126	-0.228	0.126
Sn	0.316	-0.266	0.221	0.172	0.098	-0.048	0.126
Sr	-0.449	0.797	-0.046	0.066	0.107	0.042	-0.081
Th	0.674	-0.171	-0.075	-0.032	0.175	0.124	-0.183
Ti	0.635	-0.451	0.089	0.494	-0.038	-0.012	0.001
Tl	0.723	-0.065	-0.140	-0.103	0.120	0.088	-0.147
U	0.421	-0.045	0.117	0.332	0.148	0.048	-0.304
V	0.949	-0.006	-0.118	0.005	-0.041	0.013	-0.014
W	0.751	-0.110	0.047	0.224	0.002	-0.019	-0.053
Y	0.891	-0.242	-0.001	0.175	0.026	0.062	0.002
Zn	0.769	0.167	0.043	0.026	-0.018	-0.065	0.080
Zr	-0.769	-0.336	0.112	-0.037	0.150	0.080	0.005
Al₂O₃	0.935	-0.238	-0.127	-0.120	0.008	0.023	0.008
CaO	0.404	0.847	-0.159	0.134	-0.075	-0.041	-0.048
Corg	0.498	-0.032	0.595	-0.119	-0.290	-0.043	0.033
K₂O	0.803	0.411	-0.187	-0.271	-0.076	0.022	0.003
MgO	0.822	0.386	-0.117	0.205	-0.134	-0.054	0.011
Na₂O	-0.808	0.121	0.075	0.219	-0.047	-0.070	0.013
SiO₂	-0.933	-0.237	0.128	-0.011	0.079	0.034	0.015
TC	0.639	0.592	0.252	0.058	-0.214	-0.047	-0.013
TFe₂O₃	0.983	-0.049	-0.108	-0.037	-0.017	0.025	-0.002
pH	-0.360	0.558	-0.322	0.282	0.157	-0.123	0.175
特征值	25.3	4.52	2.96	2.26	1.48	1.24	1.06
方差/%	46.8	8.37	5.48	4.18	2.73	2.30	1.96
累积方差/%	46.8	55.1	60.6	64.8	67.5	69.8	71.8